Sensores de fotocélula | Construcción | Circuito | 4 tipos importantes

SENSORES DE FOTOCÉLULAS

¿Qué son los sensores de fotocélula?

El sensor de fotocélula es un tipo de resistencia sensible a la luz que varía su resistividad en función de la intensidad de la luz que recibe. Estos sensores generalmente están conectados con un circuito eléctrico o electrónico. Cuando la intensidad de la luz es menor, la resistencia es mayor. Esto sucede cuando el aumento de la energía o la intensidad de la luz permite el flujo de más electrones, reduciendo así la resistencia. Las celdas de material semiconductor de alta resistencia, como las celdas de sulfuro de cadmio, se utilizan en sensores de fotocélulas, ya que son sensibles a la luz IR. Los materiales como el antimonuro de indio (InSb), el seleniuro de plomo (PbSe) y el sulfuro de plomo (PbS) también reemplazan a veces las células de sulfuro de cadmio.

Contenido

¿Cómo se construye un sensor de fotocélula?

Un sensor de fotocélula se construye con un tubo de vidrio al vacío que comprende dos electrodos como un emisor y un colector. El terminal emisor tiene generalmente una forma cilíndrica semihueca y está siempre dispuesto a potencial negativo. El terminal del colector toma la forma o forma de un metal que se puede fijar en el eje del emisor parcialmente cilíndrico. El terminal del colector generalmente se mantiene en un terminal positivo. El tubo de vidrio evacuado se fija luego sobre una base no metálica y hay clavijas en la base para disponer una conexión exterior.

¿Cuál es el principio de funcionamiento de un sensor de fotocélula?

El efecto fotoeléctrico interno forma la base del principio de funcionamiento de los sensores de fotocélula. Afirma que cuando una superficie de metal es bombardeada con energía luminosa o fotones, los electrones libres en la superficie del metal pueden excitarse y saltar fuera de la red metálica dando como resultado el flujo de electrones o corriente eléctrica. La emisión de electrones de las superficies metálicas puede ocurrir solo cuando los fotones bombardeados alcanzan un cierto umbral de frecuencia que se corresponde con la menor energía que necesitan los electrones para romper los enlaces metálicos. Este fenómeno fotoeléctrico se utiliza para variar la resistencia eléctrica en una fotocélula.

La placa emisora ​​está conectada al terminal negativo y la placa colectora está conectada al terminal positivo. Cuando la frecuencia de la luz recibida por la placa emisora ​​supera una frecuencia umbral, se produce el flujo de electrones. la placa colectora está conectada al terminal positivo por lo que el flujo de electrones sería hacia el colector. Si aumenta la energía de la luz radiante, también aumentará el flujo de corriente dentro del circuito.

Circuito sensor fotocélula

El circuito del sensor de la fotocélula también se denomina circuito de detección de oscuridad o circuito conmutado por transistor. Los componentes necesarios para construir un circuito de sensor de fotocélula son placa de prueba, batería-9V, cables de puente, transistor 2N222A, resistencias-22 kilo-ohmios, 47 ohmios, fotocélula y LED. El circuito de fotosensores es capaz de funcionar en dos condiciones: cuando hay luz y cuando hay oscuridad.

sensor de fotocélula
Un circuito de sensor de fotocélula.

Cuando hay luz, la resistencia de la fotocélula es menor. Por tanto, la corriente fluye principalmente a través de la fotocélula y la R2 resistor. En este caso, el transistor comienza a funcionar como un aislante que corta el flujo de corriente a través del LED y la R1 resistencia.

Cuando hay oscuridad, la resistencia de la fotocélula es alta. Por lo tanto, la corriente fluiría a través del transistor hacia el emisor. Cuando la terminal base recibe la energía, el transistor se comporta como un conductor. Esto permite que la corriente fluya a través de la resistencia R1 y el LED.

¿Cuáles son los tipos de fotocélulas?

Los sensores de fotocélula se pueden dividir en 4 tipos principales:

Celdas fotovoltaicas:

Las células fotovoltaicas funcionan según el principio del efecto fotovoltaico para convertir la energía luminosa directamente en energía eléctrica. Estas células pueden generar una fuerza electromotriz que depende de la cantidad de energía radiante recibida. Las celdas de silicio de unión única comúnmente utilizadas producen un voltaje máximo de circuito abierto de alrededor de 0.5 a 0.6 voltios. Estas células utilizan selenio como material fotovoltaico. Además de la generación de energía eléctrica, las células fotovoltaicas también funcionan como fotodetectores. Las células fotoconductoras y las células fotoemisoras también tienen un propósito similar.

Una célula fotovoltaica solar de silicio cristalino. Fuente de la imagen: autor desconocido, Célula solar, marcado como dominio público, más detalles sobre Wikimedia Commons

Foto-resistencias:

Foto-resistencias o resistencias dependientes de la luz o LDR son instrumentos que pueden alterar su propia resistencia interna en función de la cantidad de energía luminosa incidente. Cuando la intensidad de la luz es menor, la resistencia es mayor. Esto sucede cuando el aumento de la energía o la intensidad de la luz permite el flujo de más electrones, reduciendo así la resistencia. Las celdas de material semiconductor de alta resistencia como las celdas de sulfuro de cadmio se utilizan en sensores de fotocélulas ya que son sensibles a la luz IR. Los materiales como el antimonuro de indio (InSb), el seleniuro de plomo (PbSe) y el sulfuro de plomo (PbS) también reemplazan a veces las células de sulfuro de cadmio. Las fotorresistencias tardan mucho más tiempo (de unos pocos segundos) en responder a la luz expuesta.

Una fotorresistencia. o LDR. Fuente de la imagen: © Nevit Dilmen, LDR 1480405 6 7 Mejorador de HDR 1CC BY-SA 3.0

Células de Golay:

Una celda de Golay se usa generalmente para detectar radiaciones IR. Estas celdas constan de un cilindro de placa de metal ennegrecido que está lleno de gases nobles como el xenón en un extremo. Cuando las radiaciones infrarrojas caen sobre la placa de metal, el gas xenón se calienta y retuerce el diafragma elástico presente en el otro extremo del cilindro. El movimiento del diafragma ayuda a encontrar la salida de la fuente de energía.

Un diagrama esquemático de la celda de Golay. Fuente de imagen: Ehab Ebeid, originalmente Tls60 Golay_Cell_Schematic.pngEsquema de la celda de GolayCC BY 3.0

Fotomultiplicador:

Un fotomultiplicador es un dispositivo que se utiliza para multiplicar o mejorar la luz borrosa o poco clara aproximadamente 100 millones de veces. Los fotomultiplicadores son extremadamente sensibles y pueden detectar una luz muy tenue. Los fotomultiplicadores son de tres tipos, fotomultiplicador magnético, fotomultiplicador electrónico y fotomultiplicador de silicio.

Un diagrama esquemático de un tubo fotomultiplicador. Fuente de imagen: Qwerty123uiopPhotoMultiplierTubeAndScintillatorCC BY-SA 3.0

¿Cuáles son las aplicaciones de los sensores de fotocélulas?

Los sensores de fotocélula se utilizan para una variedad de propósitos como:

  • Alumbrado público automático.
  • Alarmas antirrobo.
  • Temporizadores de carrera.
  • Fabricación de robots.
  • Medidores de exposición de la cámara.
  • Interruptores automáticos.
  • Lux metros.
  • Luces de automóvil.
  • Aspersores de riego automático.
  • Puertas automáticas.

Para saber más sobre los sensores de luz, visite https://lambdageeks.com/light-sensors/

Sobre Sanchari Chakraborty

Soy un estudiante entusiasta, actualmente invertido en el campo de la Óptica Aplicada y la Fotónica. También soy miembro activo de SPIE (Sociedad internacional de óptica y fotónica) y OSI (Sociedad óptica de India). Mis artículos tienen como objetivo sacar a la luz temas de investigación científica de calidad de una manera simple pero informativa. La ciencia ha ido evolucionando desde tiempos inmemoriales. Por lo tanto, intento aprovechar la evolución y presentarla a los lectores.

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